挠性航天器无角速度测量的姿态控制器设计

发布时间：2021-12-19 03:20

　　随着空间科学技术的快速发展,为满足日益复杂的任务要求,越来越多的航天器上开始配备有大型挠性附件结构。挠性航天器在其在轨运行过程中,受到角速度测量部件发生故障、外部环境干扰以及执行机构故障等因素的影响,在设计姿态控制器时需要考虑存在角速度不可测量、挠性模态变量不可测量、受到外部干扰以及执行机构发生故障的问题。本论文以挠性航天器为研究对象,针对挠性航天器在轨运行时的姿态控制问题,主要做了以下几个方面的研究:研究挠性航天器在模态可测与不可测两种情形下的姿态控制问题,基于无源性方法设计了两种无角速度测量的姿态控制器以确保闭环系统的渐近稳定性。一种是在模态变量可测情形下的部分状态反馈控制器,另一种是在模态变量不可测情形下的基于观测器的状态反馈控制器。通过仿真算例分别验证了两种姿态控制器的有效性。针对受扰的挠性航天器系统在模态可测与不可测两种情形下的姿态控制问题,基于无源性方法和内模原理,设计两种不依赖于角速度信息的干扰内模控制器去抑制外部干扰的影响,确保闭环系统为最终一致有界稳定的。在模态可测的情况下,设计了部分状态反馈的干扰内模控制器,而在模态不可测的情况下,设计了基于观测器的干扰内模控制器。... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的背景和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究的背景和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 挠性航天器的研究现状
        1.2.2 无角速度测量的挠性航天器姿态控制研究现状
        1.2.3 挠性航天器姿态容错控制的研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 挠性航天器无角速度测量的姿态控制
    2.1 挠性航天器的数学模型
        2.1.1 常用参考坐标系及坐标转换
        2.1.2 挠性航天器姿态描述法及其运动学模型
        2.1.3 无扰挠性航天器系统动力学模型
    2.2 模态可测下的无扰系统姿态控制器设计
        2.2.1 问题描述
        2.2.2 部分状态反馈控制器的设计
        2.2.3 数值仿真算例
    2.3 模态不可测下的无扰系统姿态控制器设计
        2.3.1 问题描述
        2.3.2 基于观测器的姿态控制器设计
        2.3.3 数值仿真算例
    2.4 本章小结
第3章 受扰挠性航天器无角速度测量的姿态控制
    3.1 受扰挠性航天器系统的数学模型
    3.2 模态可测下的受扰系统姿态控制器设计
        3.2.1 问题描述
        3.2.2 部分状态反馈的干扰内模控制器设计
        3.2.3 数值仿真算例
    3.3 模态不可测下的受扰系统姿态控制器设计
        3.3.1 问题描述
        3.3.2 基于观测器的干扰内模控制器设计
        3.3.3 数值仿真算例
    3.4 本章小结
第4章 挠性航天器无角速度幅值测量的容错控制
    4.1 问题描述
    4.2 姿态容错控制器设计
    4.3 数值仿真算例
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢



本文编号：3543671